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Los científicos avícolas están desarrollando tecnología de disección 3D para aprender más sobre la visión de los pollos

Los científicos avícolas están desarrollando tecnología de disección 3D para aprender más sobre la visión de los pollos

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Wayne Quinzel, profesor de fisiología y neuroendocrinología en el Departamento de Ciencias Avícolas, muestra una TC con dados en su oficina del Centro de Excelencia de Ciencias Avícolas de la Universidad de Arkansas. Crédito: División de Agricultura del Sistema U of A/Paden Johnson

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Wayne Quinzel, profesor de fisiología y neuroendocrinología en el Departamento de Ciencias Avícolas, muestra una TC con dados en su oficina del Centro de Excelencia de Ciencias Avícolas de la Universidad de Arkansas. Crédito: División de Agricultura del Sistema U of A/Paden Johnson

Los científicos avícolas de la Estación Experimental Agrícola de Arkansas están desentrañando las complejidades del cerebro de las aves y encontrando formas menos costosas de hacerlo. Los científicos mapearon las complejas vías neuronales que controlan la visión en los pollos utilizando modelos 3D detallados de las conexiones entre los ojos y cuatro regiones del cerebro.

El trabajo de investigación se titula «Mapeo de la trayectoria visual de las aves mediante reconstrucción 3D». Fue publicado en Revista de neurociencia comparada. Se ha escrito un artículo aparte sobre la vía talámica.

La técnica es una forma menos costosa de crear imágenes 3D de alta calidad similares a la resonancia magnética o resonancia magnética, dijo Wayne Kuenzel, profesor de fisiología y neuroendocrinología en el Departamento de Ciencias Avícolas de la Estación Experimental. También dijo que este método sería útil para enseñar anatomía compleja y ampliar las herramientas de los investigadores de ciencias animales. La Estación Experimental es el brazo de investigación del Departamento de Agricultura de la Universidad de Arkansas.

«Lo importante de esta técnica es que es un procedimiento sencillo y económico», dijo Quinzel. «Estoy seguro de que ganará importancia con el tiempo y atraerá a una audiencia más amplia».

Parker Street, autor principal de la publicación de investigación, obtuvo su Maestría en Ciencias bajo la supervisión de Kuenzel en el Centro de Excelencia en Ciencias Avícolas del Departamento de Agricultura. Street continuó trabajando como investigador clínico asociado y consultor de investigación de neuroanatomía aviar con Quinzel mientras actualizaban «The Stereotactic Atlas of the Chicken Brain», un libro que detalla la anatomía de los cerebros de pollo que Quinzel publicó por primera vez en 1988.

Paul Gignac, profesor asociado de medicina celular y molecular de la Facultad de Medicina de la Universidad de Arizona en Tucson, fue miembro del comité de tesis de Parker y coautor del estudio de imágenes 3D.

«No sólo es un trabajo de investigación de alta calidad, sino que también será útil en la enseñanza», dijo Quinzel sobre el trabajo de Street. «La vía visual tectofuga contiene cuatro estructuras neuronales importantes en cuatro áreas diferentes del cerebro. Su mapeo 3D permite a una persona ver toda la vía en una sola imagen y, por lo tanto, debería permitir que se aprenda toda la vía más rápidamente y quizás de forma permanente».

Para crear las nuevas imágenes en 3D, Street dijo que combinaron un método de imágenes tradicional llamado histoquímica con un método de imágenes más nuevo conocido como diceCT, que significa «tomografía computarizada basada en yodo difuso».

La histoquímica utiliza reactivos químicos, como tintes, para teñir el tejido y permitir que se someta a un análisis de imágenes. DiceCT es similar a una resonancia magnética, explicó Street, pero en lugar de usar un imán grande y ondas de radio, usa yodo para teñir el tejido de modo que el espectador pueda ver grupos de células entre tractos de fibras. DiceCT utiliza exploraciones de rayos X para segmentar «digitalmente» el sujeto biológico que se está estudiando.

Sencillamente, Gignac y Kuenzel modelaron la vía lactofugal, la vía visual primaria en los pollos, combinando técnicas y programas informáticos de reconstrucción de datos como Brainmaker, Avizo y Blender. Gignac jugó un papel decisivo con varios científicos en el desarrollo y descripción del procedimiento de TC, dijo Quinzel.

Street agregó que el yodo utilizado en DiceCT no es permanente y se puede eliminar del tejido de muestra sin dañar ni distorsionar el tejido, lo cual es importante para la integridad de las imágenes en 3D.

«Debido a que este método es más barato, permite que sea accesible para muchos investigadores que a menudo no consideran continuar con el uso de la resonancia magnética debido a su costo o disponibilidad», dijo Street.

Por qué es importante

El método híbrido de escaneo 3D se puede utilizar para estudiar neurobiología a gran escala, como la morfología de una región del cerebro, y en una escala más detallada, como observar una única vía neuronal, dijo Street. Un ejemplo de un uso potencial de la tecnología incluye la evaluación de cambios o patrones de lesiones en diferentes etapas de la enfermedad.

Otros ejemplos podrían incluir el seguimiento de neuronas a largas distancias sin desconectarse, así como comparar diferencias estructurales y cómo se relacionan con diferentes patrones de comportamiento, dijo.

«La lista es muy larga en términos de cómo demostrar que este método es útil para la investigación», dijo Street. «Espero que este estudio conduzca a más investigaciones sobre la neurobiología animal utilizando métodos 3D y cómo se compara con la neurobiología en humanos».

Street señaló que si el investigador quisiera implementar la línea de imágenes exacta que usó, tendría que sacrificar al ave. Sin embargo, la parte diceCT del método de imágenes se puede realizar en animales vivos si están lo suficientemente anestesiados para que el investigador pueda capturar una exploración 3D limpia.

más información:
Parker J. Street et al., Mapeo del recorrido visual de las aves mediante reconstrucción 3D, Revista de neurociencia comparada (2023). doi: 10.1002/cne.25558

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